Максимальные токовые защиты от замыкания на землю
Для рассматриваемого участка сети МТЗ от замыканий на землю устанавливаются на всех линиях 110 кВ. На линиях АБ и БВ предусматривается ТЗНП в составе панели типа ЭПЗ-1636.
Расчет уставок срабатывания. Выполняется в соответствии с рекомендациями .
1. Предварительно производятся построения кривых спадания токов 3I0 по линиям при однофазных КЗ в максимальном и минимальном режимах (рисунок 10). В дальнейшем по этим кривым определяются зоны действия отсечек и строятся время-токовые характеристики защиты.
2. Определяются по (5.1) уставки первых ступеней всех защит сети и по кривым спадания токов рисунок 10 определяются защищаемые зоны в максимальном и минимальном режимах Для тупиковых линий при выборе уставок срабатывания учитываются соотношения (5.4) и (5.6).
3. Определяются по (5.2) уставки срабатывания вторых ступеней всех защит, а по (5.3) оценивается их чувствительность в расчетных режимах (в том числе и при каскадном действии защит). Для ускоряемых ступеней защит учитывается условие (5.6).
4. Определяются по (5.2) уставки срабатывания третьих (четвертых) ступеней всех защит сети. Учитывается условие (5.4), (5.6), а чувствительность защиты проверяется по (5.5).
5. По соотношению найденных уставок срабатывания (по току и по времени) для каждой линии принимается решение о введении органа направления мощности.
Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ от замыканий на землю для рассматриваемой сети выполнен в таблице 5.
Отстройка от броска намагничивающего тока. При выборе уставок защит наряду с выполнением условий согласования производится отстройка от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов для линий, включение которых возможно совместно с этими объектами. В рассматриваемой сети такой линией является линия БГ. Расчет выполняется в следующей последовательности:
1. Определяется (см.п.5.4) относительное расчетное сопротивление трансформатора ПГ при включении на холостой ход
.
2. Определяется сопротивление трансформатора при включении, приведенное к среднему номинальному напряжению сети
3. Находится расчетное сопротивление контура включения
4. Определяется относительное время срабатывания защиты
5.
Находится коэффициент затухания броска
тока намагничивания (при использовании
реле РТ-40): при t
= 4;
.
6. Определяется по (5.6) уставка срабатывания защиты по условиям отстройки от броска намагничивающего тока трансформатора ПГ
Таблица 6.1. Расчет и проверка чувствительности МТЗ от КЗ на землю
Наименование линии |
Место установки защиты |
Ступень защиты |
Расчетные условия для выбора параметров срабатывания защиты (значения токов 3I0 (кА) из табл.8.2) |
Уставки срабатывания защиты смежной линии, кА (с) |
Расчет параметров срабатывания, кА, с
|
Принятые значения параметров срабатывания (кА,с); направленность защиты |
Оценка чувствительности защиты |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||
ПА – ПБ |
ПА |
I |
Отстройка от КЗ на землю на шинах ПБ; режим максимальный |
2145 |
|
ненаправленная, так как
|
Чувствительность определяем по кривым спадания (см. рис. 5) Мин. режим 89% Макс. режим 91% |
|||||
II |
Согласование с I ступенью защиты линии БВ; режим максимальный.
Согласование со первой ступенью защиты линии БГ, максимальный режим. = 344/2633 =0,13 |
1489
1089 |
= 1,1 ∙ 0,13 ∙ 1089 = 157
= 1,1 ∙ 0,975 ∙ 0,435= =0,466
|
= 1658 = 0,8 ненаправленная, так как
|
Минимальный режим КЗ на шинах ПБ (т.3, в.3)
|
|||||||
ПА – ПБ |
ПБ |
I |
Отстройка от КЗ на землю на шинах ПА, режим максимальный
|
375 |
= 1,3 ∙ 375 = 488 |
= 0 направленная, так как
|
Чувствительность определяем по кривым спадания (см. рис. 5) Мин. режим 94% Макс. режим 94% |
|||||
II |
Для
обеспечения чувствительности принимаем
|
|
|
= 0,19
Направленная, так как > . |
Минимальный режим, КЗ у шин ПА
=367/294 = 1,25
|
|||||||
ПБ – ПВ |
ПБ |
I |
а). Отстройка от КЗ на землю на шинах ПА; режим максимальный
|
375 |
|
Принято по большему из условий а и б; = 488 t = 0 направленная, так как
>
. |
Чувствительность определяем по кривым спадания (см. рис. 5) Мин. режим 94% Макс. режим 94% |
|||||
II |
Для обеспечения чувствительности принимаем =367/1,25=294
|
|
|
Принято: = 0,5
направленная, так как
<
|
а). Минимальный режим, КЗ у шин ПВ = 1.25 |
|||||||
|
ПВ |
I |
Отстройка от КЗ на землю на шинах ПВ; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия БВ
Отстройка от КЗ на землю при каскадном отключении КЗ на параллельной линии у шин ПБ; |
1145
736 |
= ∙ = 1,3 ∙ ∙1145 = 1489
= 1,3 ∙ 736 = 957 |
Принято по большему из условий а и б; = 1489 t = 0 направленная, так как <
|
Чувствительность определяем по кривым спадания (см. рис. 5) Мин. режим 53% Макс. режим 57% |
|||||
II |
Согласование с первой ступенью защиты параллельной линии со стороны ПВ,режим каскадного отключения КЗ у шин ПБ, режим максимальный, кток = =0,50.
|
1775
|
= 1,1 ∙ 0,50 ∙ 1775 = 979
= 0.8 |
Принято наибольшее
|
Минимальный режим, КЗ у шин ПБ (т.3, в.3)
|
|||||||
БГ |
ПВ |
I |
Отстройка от КЗ на землю на шинах ПБ, режим максимальный, отключена и заземлена одна линия БВ
б) Отстройка от КЗ на параллельной линии в режиме каскадного отключения у шин ПВ
|
1365
820 |
=
=1,3 ∙ 820 = 1066 |
= 0 Ненаправленная
|
Чувствительность определяем по кривым спадания (см. рис. 5) Мин. режим 46% Макс. режим 52%
|
|||||
|
|
II |
Согласование с первой ступенью защиты параллельной линии со стороны ПБ, режим каскадного отключения КЗ у шин ПВ, максимальный режим. кток = 0,59.
Согласование с первой ступенью защиты линии БА, режим максимальный. кток = 68/375=0,18. |
1489
488 |
=
=1,1 ∙ 0,59 ∙ 1489 = 973
= = =1,1 ∙ 0,18 ∙ 488 = 97 |
|
КЗ на шинах ПБ
=
/ =535/973=0,5<1,25 Каскадное отключение у шин ПВ = / = =764/973=0,5<1,25 |
|||||
БГ |
Б |
I |
Отстройка от тока небаланса при трехфазном при трехфазном КЗ на шинах НН ПГ
Отстройка от броска тока намагничивания ПГ, I = 0,367
Отстройка от КЗ на землю на шинах ПБ, режим максимальный. |
|
=
=1,3 ∙ 838= 1089 |
=1089 = 0.
Направленная |
Чувствительность определяем в минимальном режиме: КЗ на шинах ПГ
=
/ =2531/1089=2 |
|||||
=
1,3
=
2789
=
0
= 486/480 =1,01
=
1,1 ∙ 1,01 ∙ 1489 = 1658
=
0,5
>
.
=
488
>
=294
=
/
= 367 / /1,25 = 294
=
0,8
.
=
∙
= 1,3 ∙ ∙375 = 488
=
/
=367/
/294=1,25
.
∙ 1365 = 1775
=
0
=
1775
=
=973
А.
=
0,8 с.
=
=
1,25 ∙ 2 ∙ 0,1 ∙ 396 = 396 = 99
=367
=
=ДФЗ
Для рассматриваемого участка сети высокочастотная дифференциально–фазная защита в составе панелей ДФЗ–201 устанавливается на линиях АБ и БВ, через которые осуществляется транзит мощности параллельно работающих станций. Для линии с отпайкой принято, что двигательная нагрузка на подстанции Г незначительна и установка полукомплекта защиты на этой подстанции не предусматривается.
Расчет уставок защит
Определяют вторичные токи нагрузки:
для
линии АБ
=
/
= 690/150 = 4,6 А
для линии БВ = / = 945/200 = 4,6 А
2.Находим ток срабатывания реле пуска передатчика:
для
линии АБ
=
/
)
= (1,1/0,85) ∙ 4,6 = 5,95 А
для линии БВ = / ) = (1,1/0,85) ∙ 4,725 = 6,11 А
Находим ток срабатывания реле подготовки цепи отключения:
для
линии АБ
=
= 1,4 ∙ 5,95 = 8,33 А
для линии БВ = =1,4 ∙ 6,11 = 8,56 А
Чувствительность токовых пусковых органов проверяется для каждого полукомплекта защиты при трехфазных КЗ в конце линии в расчетных режимах.
Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, чувствительность реле пуска приемопередатчика и подготовки цепей отключения при трехфазном КЗ на подстанции Б в максимальном режиме:
=
/
=
25,33/5,95 = 4,26
=
/
=
25,33/8,33 = 3,04
где
=
/
=5067/200
= 25,33 А.
Уставка срабатывания реле сопротивления:
для
линии АБ
= 198/(1,73∙1,2∙1,05∙cos(75-40)∙0,690)
= 160,3 Ом ;
для линии БВ = 198/(1,73∙1,2∙1,05∙cos(75-40)∙0,945) = 117 Ом ;
Чувствительность реле сопротивления проверяется при КЗ в конце линии:
для линии АБ = 160,3/30,8 = 5,20
для линии БВ = 117/58,4 = 2,00
Чувствительность реле сопротивления по току точной работы проверяется для каждого полукомплекта защиты при КЗ в концце линии в расчетных режимах.
Для полукомплекта защиты, установленного на ПА линии АБ
Чувствительность реле сопротивления по току точной работы при трехфазном КЗ на ПБ максимальном режиме определяется как
=
/
=
25,33/1,6 =1 5,83
Результаты расчета коэффициента чувствительности при симметричных КЗ для других полукомплектов защит в различных режимах приведены в таблице ниже.
Находим токи срабатывания цепи подготовки отключения по обратной и нулевой последовательности тока:
Для линии АБ
=
)
= 1,2 ∙ 2 ∙ 0,025 ∙ 690/(0,5 ∙ 150) = 0,55
=
0,55 А
Для линии БВ
= ) = 1,2 ∙ 2 ∙ 0,025 ∙ 945/(0,5 ∙ 200) = 0,57
= 0,57 А
Эти уставки не расчетные,так как меньше минимально возможных уставок реле.
Для каждого полукомплекта защиты, установленного на ПА линии АБ, при двухфазном КЗ на ПБ в максимальном режиме
=
7,13 А.
Результаты
расчета
для других полукомплектов защиты в
различных режимах приведены в таблице
ниже
Выбирается уставка срабатывания фильтр-реле обратной последовательности цепи подготовки отключения из условий обеспечения коэффициента чувствительности не менее двух в наихудшем режиме:
Чувствительность защиты при двухфазном КЗ определяется во всех расчетных режимах. Результаты расчета сведены в таблицу.
Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при однофазных КЗ определяется для каждого полукомплекта защиты на основании предварительно найденных токов обратной и нулевой последовательности, подводимых к реле при КЗ в конце линии в расчетных режимах
Для полукомплекта защиты, установленной на ПА линии АБ,при КЗ в конце линии вторичные токи находятся:
=
3,80 А
=
14,30 А
По обобщенным характеристикам чувствительности пусковых органов для несимметричных КЗ панели ДФЗ – 201 определяем относительный ток нулевой последовательности, соответствующий = 2
Принимаем
= 2 А.
Расчетная уставка срабатывания по току нулевой последовательности:
=
=
14,30/2 = 7,15 А
Принимаем
= 2 А.
Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при двухфазном КЗ на землю определяется для каждого полукомплекта защиты так же, как и при однофазных
Для полукомплекта защита,установленного на ПА линии АБ, при КЗ в конце линии вторичных токи находятся:
=
∙
/
= 14,84 А,
где
=
/(1,73
∙ (
+
/
))
= 3,95 кА
=
∙
/(
+
)
= 9,39 А
=
∙
/
= 14,45 А
Определяем расчетный коэффициент фильтра органа манипуляции
=
(
/
)
= 1,5 (19,44 / 9,39) = 3,10
На основание расчетов фильтра для полукомплекта принимаем равным 8.
Проверяется надежность манипуляции при симметричных и несимметричных КЗ в расчетных режимах.
Для полукомплекта защиты, установленной на ПА линии АБ, ток надежность манипуляции определяется:
при симметричных КЗ по току трехфазного КЗ в начале линии
=
∙
(1-
-
∙
/ 3) = 127,41 ∙ (1 - 0,08 -8 ∙ 0,1 /3) = 83,24
при симметричных КЗ по току двухфазного замыкания на землю при КЗ в конце линии
=
∙
(1-
-
∙
/ 3) = 25,33 ∙ (1 - 0,08 -8 ∙ 0,1 /3) = 16,55
при несимметричных КЗ по току двухфазного замыкания на землю при КЗ в конце линии
=
∙
-
= 8 ∙ 9,392 – 19,44 = 55,7 А
Результаты расчета тока надежной манипуляции для других полукомплектов в различных режимах приведены в таблице ниже.
Таблица 7.1. - Расчет дифференциально-фазной высокочастотной защиты
Линия |
Место установки защиты |
Расчетный режим и место КЗ |
Расчет пусковых органов при симметричных КЗ |
Расчет пусковых органов при несимметричных КЗ |
||||||
Проверка чувствительности |
Двухфазное КЗ |
|||||||||
Вторичн ый ток при трехфазн ом КЗ, А |
Кчпп |
Кчпо |
Кчz |
Кчточн |
I2в, А |
I2српо, А |
КчI2 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
АБ |
А |
Режим максимальный, КЗ на Б |
25,33 |
4,26 |
3,04 |
5,21 |
15,83 |
7,13 |
1,00 |
7,13 |
Режим минимальный, КЗ на Б |
25,33 |
4,26 |
3,04 |
5,21 |
15,83 |
7,80 |
1,00 |
7,80 |
||
Б |
Режим максимальный, КЗ на А |
12,13 |
2,04 |
1,46 |
5,21 |
7,58 |
0,53 |
1,00 |
0,53 |
|
Режим минимальный, КЗ на А |
10,54 |
1,77 |
1,26 |
5,21 |
6,59 |
0,40 |
1,00 |
0,40 |
||
БВ |
Б |
Режим максимальный, КЗ на В |
5,28 |
0,86 |
0,62 |
2,01 |
3,30 |
0,28 |
1,00 |
0,28 |
Режим минимальный, КЗ на В |
5,28 |
0,86 |
0,62 |
2,01 |
3,30 |
0,41 |
1,00 |
0,41 |
||
То же, каскадное откл. у шин В |
8,23 |
1,35 |
0,96 |
2,01 |
5,14 |
0,00 |
1,00 |
0,00 |
||
В |
Режим максимальный, КЗ на Б |
7,38 |
1,21 |
0,86 |
2,01 |
4,61 |
0,81 |
1,00 |
0,81 |
|
Режим минимальный, КЗ на Б |
5,93 |
0,97 |
0,69 |
2,01 |
3,71 |
0,57 |
1,00 |
0,57 |
||
То же, каскадное откл. у шин Б |
8,58 |
1,40 |
1,00 |
2,01 |
5,36 |
0,00 |
1,00 |
0,00 |
||
Продолжение таблицы 7.2.
Линия |
Место установки защиты |
Расчетный режим и место КЗ |
Расчет пусковых органов при несимметричных |
||||||
Проверка чувствительности |
|||||||||
Проверка чувствительности |
|||||||||
n1Л |
I2в(1), А |
3I0в(1), А |
КчI2 |
3I0врасч, А |
I0вср, А |
3I0в |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
АБ |
А |
Режим максимальный, КЗ на Б |
0,56 |
6,80 |
14,30 |
6,80 |
- |
2,0 |
- |
Режим минимальный, КЗ на Б |
0,62 |
7,04 |
13,74 |
7,04 |
- |
2,0 |
- |
||
Б |
Режим максимальный, КЗ на А |
0,09 |
5,26 |
2,50 |
5,26 |
- |
2,0 |
- |
|
Режим минимальный, КЗ на А |
0,08 |
4,58 |
2,45 |
4,58 |
- |
2,0 |
- |
||
БВ |
Б |
Режим максимальный, КЗ на В |
0,11 |
1,52 |
2,40 |
1,52 |
0,60 |
2,0 |
- |
Режим минимальный, КЗ на В |
0,15 |
1,52 |
2,41 |
1,52 |
0,60 |
2,0 |
- |
||
То же, каскадное откл. у шин В |
0,29 |
0,66 |
2,95 |
0,66 |
1,60 |
2,0 |
- |
||
В |
Режим максимальный, КЗ на Б |
0,22 |
1,98 |
3,00 |
1,98 |
- |
2,0 |
- |
|
Режим минимальный, КЗ на Б |
0,19 |
1,65 |
2,68 |
1,65 |
0,50 |
2,0 |
- |
||
То же, каскадное откл. у шин Б |
0,24 |
0,54 |
3,27 |
0,54 |
1,70 |
2,0 |
- |
||
Продолжение таблицы 7.2.
Линия |
Место установки защиты |
Расчетный режим и место КЗ |
Расчет пусковых органов при несимметричных КЗ |
|||||||
Проверка чувствительности |
||||||||||
Двухфазное КЗ на землю |
||||||||||
Х1Σ, ОМ |
Х0Σ, ОМ |
I1к(1,1), кА |
I1в(1,1), А |
I2в(1,1), А |
3I0(1,1), кА |
n0л |
3I0в(1,1), А |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
АБ |
А |
Режим максимальный, КЗ на Б |
19,67 |
33,91 |
3,95 |
14,84 |
9,39 |
4,36 |
0,39 |
11,45 |
Режим минимальный, КЗ на Б |
21,52 |
34,46 |
3,65 |
15,00 |
9,23 |
4,21 |
0,40 |
11,26 |
||
Б |
Режим максимальный, КЗ на А |
6,34 |
1,93 |
16,24 |
9,41 |
2,20 |
37,36 |
0,01 |
3,43 |
|
Режим минимальный, КЗ на А |
6,42 |
1,93 |
16,07 |
8,19 |
1,89 |
37,07 |
0,01 |
3,36 |
||
БВ |
Б |
Режим максимальный, КЗ на В |
13,39 |
19,54 |
5,95 |
3,17 |
1,88 |
7,26 |
0,06 |
2,03 |
Режим минимальный, КЗ на В |
19,38 |
28,47 |
4,11 |
3,16 |
1,88 |
4,99 |
0,08 |
2,03 |
||
То же, каскадное откл. у шин В |
80,68 |
133,18 |
0,97 |
1,43 |
0,89 |
1,10 |
0,44 |
2,39 |
||
В |
Режим максимальный, КЗ на Б |
19,67 |
33,91 |
3,95 |
4,32 |
2,73 |
4,36 |
0,11 |
2,40 |
|
Режим минимальный, КЗ на Б |
21,52 |
34,46 |
3,65 |
3,51 |
2,16 |
4,21 |
0,10 |
2,19 |
||
То же, каскадное откл. у шин Б |
77,41 |
134,00 |
1,00 |
1,18 |
0,75 |
1,10 |
0,47 |
2,61 |
||
Продолжение таблицы 7.2.
Линия |
Место установки защиты |
органов при несимметричных КЗ |
Расчет органа манипуляции |
Расчет органа манипуляции |
|||||||||||||||
Определение минимального тока на в |
|||||||||||||||||||
Проверка чувствительности на землю |
Выбор коэффициента фильтра |
Не сим. КЗ |
Симметрично |
||||||||||||||||
|
I1Вм, А |
|
|
На линнии |
|||||||||||||||
КчI2 |
3I0в*факт, А |
КчΣ |
I1врасч, А |
I2врасч, А |
I1врасч/ /I2врасч |
Красч |
К>Красч |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|||||
АБ |
А |
9,39 |
5,73 |
>4 |
19,44 |
9,39 |
2,07 |
3,10 |
8,00 |
55,70 |
2,00 |
127,41 |
25,33 |
8 |
|||||
9,23 |
5,63 |
>4 |
19,60 |
9,23 |
2,12 |
3,18 |
8,00 |
54,26 |
2,00 |
127,41 |
25,33 |
8 |
|||||||
Б |
2,20 |
1,71 |
3,30 |
14,01 |
2,20 |
6,38 |
9,57 |
8,00 |
3,56 |
2,00 |
19,67 |
12,13 |
1 |
||||||
1,89 |
1,68 |
3,10 |
12,79 |
1,89 |
6,76 |
10,14 |
8,00 |
2,35 |
2,00 |
15,81 |
10,54 |
1 |
|||||||
БВ |
Б |
1,88 |
1,01 |
2,60 |
7,89 |
1,88 |
4,20 |
6,30 |
8,00 |
7,14 |
2,00 |
26,38 |
5,28 |
1 |
|||||
1,88 |
1,02 |
2,60 |
7,89 |
1,88 |
4,19 |
6,29 |
8,00 |
7,17 |
2,00 |
24,93 |
5,28 |
1 |
|||||||
0,89 |
1,19 |
1,60 |
6,15 |
0,89 |
6,93 |
10,39 |
8,00 |
0,95 |
2,00 |
- |
0,00 |
- |
|||||||
В |
2,73 |
1,20 |
3,60 |
9,05 |
2,73 |
3,31 |
4,96 |
8,00 |
12,83 |
2,00 |
44,33 |
7,38 |
2 |
||||||
2,16 |
1,10 |
3,00 |
8,24 |
2,16 |
3,81 |
5,72 |
8,00 |
9,05 |
2,00 |
28,99 |
5,93 |
1 |
|||||||
0,75 |
1,31 |
1,70 |
5,91 |
0,75 |
7,88 |
11,82 |
8,00 |
0,09 |
2,00 |
- |
0,00 |
- |
|||||||
Рисунок 6 - Карта селективности участка сети